堿式氯化銅詳細(xì)介紹(含實驗數(shù)據(jù)）

崔若偉 · 發(fā)表于 2008-12-22 12:45:53

堿式氯化銅詳細(xì)介紹

顏新春

銅是動物必需的一種微量元素，參與血紅素的合成和紅細(xì)胞的成熟及動物成骨過程、毛發(fā)和皮毛的色素沉著和角質(zhì)化過程，在動物體內(nèi)作為幾種重要酶的成分（或作為輔因子）而發(fā)揮作用。飼料中添加高銅（250mg/kg）能提高斷奶仔豬的日增重、采食量和飼料效率（Edmonds等，1985；Cromwell等，1991，1997），因此目前國內(nèi)在豬飼料中大多添加高劑量的硫酸銅。但在生產(chǎn)應(yīng)用中，由于硫酸銅易溶于水，易潮解，氧化還原能力強(qiáng)，在飼料貯存過程中極易導(dǎo)致飼料結(jié)塊、飼料營養(yǎng)成分損失。實踐證明，飼料中維生素對銅的催化十分敏感，飼料中的脂肪也因高銅發(fā)生酸敗而導(dǎo)致飼料適口性降低的現(xiàn)象。同時動物排出的硫酸銅會造成環(huán)境污染。為了解決硫酸銅存在的這些缺陷，美國1992年Heritage Technologies, LLC承擔(dān)一項旨在改良飼料原料的科研項目而開發(fā)一種新的飼料添加劑——堿式氯化銅，這個項目現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展成為全美商業(yè)動物飼養(yǎng)提供25%以上銅的世界級生產(chǎn)廠。同時堿式氯化銅現(xiàn)已獲得美國FDA認(rèn)證，并在美國和加拿大各州注冊。
1堿式氯化銅的理化性質(zhì)
堿式氯化銅的分子式為Cu2(OH)3Cl，分子量為213.57，它是一種墨綠色結(jié)晶型粉末，不溶于水，不潮解，在空氣中十分穩(wěn)定。它被認(rèn)為是氯化銅 (強(qiáng)酸)和氫氧化銅 (強(qiáng)堿)的結(jié)合體，在這種結(jié)合體中，四分之三的酸可以被中和。其結(jié)果是產(chǎn)生一種鹽，這種堿式鹽不溶于水卻極易快速地在動物的腸道中溶解。這種化合物由于水溶性低，不會分解產(chǎn)生銅陽離子而促進(jìn)飼料氧化，對飼料配方的破壞性比硫酸銅這種酸性鹽遠(yuǎn)來得低。，因此堿式氯化銅在食品和飼料中的利用率高，提高飼料和動物組織中維生素、脂肪和油的穩(wěn)定性。
2堿式氯化銅與硫酸銅應(yīng)用效果比較
2.1對飼料養(yǎng)分穩(wěn)定性比較
堿式氯化銅在水中的溶解性差，不吸潮（見表1），這樣防止飼料結(jié)塊。同時1)水是氧化還原反應(yīng)的介質(zhì)，2)銅是氧化還原反應(yīng)電子轉(zhuǎn)移的“熱點”，堿式氯化銅可有效防止對飼料養(yǎng)分如維生素、油脂等成分的破壞。

表1 堿式氯化銅與硫酸銅溶解性和吸潮性的比較

	堿式氯化銅	五水硫酸銅
吸濕性 ( 24小時在90%的相對濕度環(huán)境中的增重率)	0.43	4.7~6.6
在水中的溶解度 (毫克/升)	0.06	310

2.2對飼料混合均勻性的比較
堿式氯化銅在生產(chǎn)中經(jīng)過結(jié)晶過程，形成球狀的光滑顆粒，流動性好；不吸潮，不會吸收水分引起結(jié)塊，這樣提高飼料混合的均勻性，降低變異系數(shù)。

表2 堿式氯化銅與硫酸銅對飼料混合均勻性的比較

研究機(jī)構(gòu)	時間	銅源	不同濃度銅(ppm)的變異系數(shù)（CV）
			300	450	600
University of Florida	1994	硫酸銅	7.51	5.77	23.0
		堿式氯化銅	1.45	1.13	2.85

表3 堿式氯化銅與硫酸銅對飼料混合均勻性的比較

研究機(jī)構(gòu)	時間	樣本數(shù)	銅濃度(ppm)	變異系數(shù)（CV）
				堿式氯化銅	硫酸銅
PARC	1999	10	20	13.89	21.22
			188	9.46	16.61

2.3對維生素穩(wěn)定性的比較
銅是氧化反應(yīng)的高效催化劑，在化學(xué)處理過程中常被用來作為這個目的。大量研究表明，在飼料混合物中，銅對維生素具有破壞作用。生產(chǎn)者盡可能把礦物元素預(yù)混料與維生素分開。然而在全價料中氧化導(dǎo)致維生素的損失是不可避免的，在制粒飼料中也具有重要的作用。與空氣接觸（氧氣），高濕度、強(qiáng)化能量制成顆粒料都會顯著加速維生素的損失。如維生素A、E、D3和核黃素容易被氧化。大量研究結(jié)果表明，在促進(jìn)氧化反應(yīng)方面，堿式氯化銅遠(yuǎn)不及硫酸銅。硫酸銅是一種酸性鹽，極易溶于水。在混合飼料中，在以下兩方面很活躍：1）在飼料中銅離子通過溶于水而擴(kuò)散；2）每個晶體表面是活性的，酸性位點有助于氧化反應(yīng)的發(fā)生。想比較而言，堿式氯化銅是一類中性鹽，難溶于水。在促進(jìn)氧化反應(yīng)是不活躍的。一些研究證明了堿式氯化銅的弱氧化性。1994年佛羅里達(dá)大學(xué)運用食品行業(yè)的流程標(biāo)準(zhǔn)對全價料樣品作了一項研究以測定全價料氧化反應(yīng)的速度和強(qiáng)度。樣品中含有三個水平（25、100和300ppm銅）的兩種銅源（硫酸銅和堿式氯化銅）。結(jié)果表明，與硫酸銅比較，堿式氯化銅在促進(jìn)氧化反應(yīng)的能力是不活潑的。PARC（1997）監(jiān)測在肉雞早期,生長期和育成期的粉料和制粒樣品中的維生素A, D3, E和核黃素的穩(wěn)定性，結(jié)果一致表明：含有堿式氯化銅的樣品在制粒過程中，維生素?fù)p失較少。接下來的實驗中，240只仔雞經(jīng)過21天的喂養(yǎng)，在第14天和第21天，研究人員對仔雞的血清和肝臟組織進(jìn)行了分析以測定維生素E的情況。圖1反映了堿式氯化銅和硫酸銅對動物肝臟和血清中維生素E活性的損失情況。

圖1堿式氯化銅和硫酸銅對肉雞14和21 日齡肝臟和血清中維生素E損失的影響

2.4對銅的生物學(xué)效價的比較

堿式氯化銅具有相對高的相對生物學(xué)效價。大量研究結(jié)果表明，堿式氯化銅的相對生物學(xué)效價是硫酸銅的121.7~141%。在鉬存在的情況下，牛飼喂堿式氯化銅比硫酸銅的效價更高。Jerry Spears （1995）研究結(jié)果表明，豬飼喂堿式氯化銅體內(nèi)銅的沉積比硫酸銅更有效。Miles 等 (1998)報道，堿式氯化銅的相對生物學(xué)效價是硫酸銅的106-112%。PARC（1999）報道，堿式氯化銅是硫酸銅的相對生物學(xué)效價為121.7%。佛羅里達(dá)大學(xué)在1992年，1993年和1994年連續(xù)作了三個實驗證實了堿式氯化銅在動物飼料應(yīng)用的有效性。結(jié)果表明堿式氯化銅的生物學(xué)效價更高，安全性相同而氧化性較低。Spears等（1996）在北卡羅里納州立大學(xué)對牛作了幾個實驗。結(jié)果表明堿式氯化銅有助于更好的保持銅的狀態(tài)，即便日糧中含有如硫和鉬之類的拮抗因子，也是如此。之所以能夠如此是因為堿式氯化銅鹽不溶于象瘤胃這樣pH值呈中性的液體中。這樣就有利于后來的吸收，而不會以硫代鉬酸鹽的形式被排泄出去。
2.5對動物生產(chǎn)性能的影響
國外有關(guān)堿式氯化銅對動物生產(chǎn)性能也作了大量的餓研究，結(jié)果均證實用低濃度的堿式氯化銅替代高濃度的硫酸銅，能起到同樣的促生長效果。 Cromwell等 (1998)等研究結(jié)果表明，堿式氯化銅在促進(jìn)斷奶仔豬生長方面和硫酸銅一樣有效。150ppm堿式氯化銅比200ppm的硫酸銅更有效。PARC（1999）用125和188ppm的銅，來自堿式氯化銅的銅比任何水平的硫酸銅均能顯著提高增重和改善飼料效率。PARC (1998)報道，在改善增重方面，添加188ppm堿式氯化銅和250ppm的硫酸銅效果一致。United Feeds（1995）報道，斷奶仔豬日糧中150ppm堿式氯化銅與200ppm的硫酸銅具有同樣的促生長效果，結(jié)果見圖2。

圖2 堿式氯化銅和硫酸銅對斷奶仔豬促生長效果

2.6對抗菌效果的比較
國外有報道表明，堿式氯化銅的抗菌效果比硫酸銅好。PARC(1999)研究表明，堿式氯化銅對Coccidia和Candida Albican的抑制效應(yīng)更高，Crop Mycosis = 135%, Coccidial lesions = 151%。 PARC(1998)體外試驗結(jié)果表明，堿式氯化銅對E. Coli, Salmonella和Camplobacter的抑菌效果更好。
2.7.對環(huán)境的影響
少劑量的堿式氯化銅可達(dá)到高劑量硫酸銅的飼喂效果，可以降低銅的添加劑量，降低銅的排放。據(jù)報道，飼料中添加相同劑量的銅，由堿式氯化銅提供，豬糞可溶性銅含量降低15%以上，有利于保護(hù)環(huán)境，符合畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展政策。
3堿式氯化銅的應(yīng)用前景
堿式氯化銅在美國已有十多年的應(yīng)用歷史，為全美商業(yè)動物飼養(yǎng)提供25%以上銅，現(xiàn)已獲得美國FDA認(rèn)證，并在美國和加拿大各州注冊。在過去的應(yīng)用實踐中表明，堿式氯化銅比硫酸銅在生產(chǎn)中應(yīng)用具有以下優(yōu)勢：1）成本上，堿式氯化銅含量高，降低運輸與貯存成本；生物學(xué)利用率高，降低添加成本；2）飼料品質(zhì)上，一方面提高銅在飼料中分布的均勻性，另一方面堿式氯化銅不溶于水，不吸潮，減少對飼料養(yǎng)分如維生素、油脂的破壞，提高飼料品質(zhì)；3）生產(chǎn)性能上，改善動物增重和飼料轉(zhuǎn)化效率，同時抗菌效果比硫酸銅好，可有效改善動物的抗病力；4）環(huán)境保護(hù)上，目前動物飼料為了達(dá)到促生長要求及養(yǎng)殖戶盲目要求糞便黑的效果，在飼料中添加高銅（由硫酸銅提供），由于硫酸銅的高溶解性，銅的大量添加和排泄加重了銅對環(huán)境的污染。而由堿式氯化銅提供，可降低糞便中的銅含量和可溶性銅含量，有利于保護(hù)環(huán)境，符合畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展政策。因此，在畜牧生產(chǎn)中，用堿式氯化銅替代硫酸銅既經(jīng)濟(jì)實惠，又符合環(huán)保要求，為畜牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展找到了一個解決的辦法，堿式氯化銅將具有廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)
Cromwell, G.L. 1991. Antimicrobial Agents. In:E.R. Miller, D.E. Ullrey, and A.J. Lewis(Ed) Swine Nutrition. pp 297-314. Butterworth-Heinemann,Stoneham,MA.
Cromwell, G.L.1997. Copper as a nutrient for animals. In:H.W. Richardson(Ed.) Handbook of Copper Compounds and Applications. pp 177-202.Marcel Dekker, Inc.,New York.
Edmonds, M.S.,O.A. Izquierdo, and D.H. Baker.1985. Feed additive studies with newly weaned pigs: Efficacy of supplemental copper, antibiotics and organic acids. J.Anim.Sci.60:462-469.
Miles, R. D., O'Keefe, S. F., Henry, P. R., Ammerman, C. B., and Luo, X. G., "The Effect of Dietary supplementation with Copper Sulfate or Tribasic Copper Chloride on Broiler Performance, Relative Bioavailability, and Dietary Prooxidant Activity", Poultry Science, 1998 77:416-425.
Cromwell, G. L., Lindemann, M. D., Monegue, H. J., Hall, D. D., and Orr, D. E., Jr., "Tribasic Copper Chloride and Copper Sulfate as Copper Sources for Weanling Pigs", J.Anim. Sci. 1998 76:118-123.
Spears, J. W., Kegley, E. B., Mullis, L. A., and Wise, T. A., "Bioavailability of Copper From Tri-basic Copper Chloride in Cattle", J.Anim. Sci. 1997 75 (Suppl. 1): 265.
Engle, T. E., Spears, J. W., Armstrong, T. A., Wright, C. L., and Odle, J., "Effects of Dietary Copper Source and Concentration on Carcass Characteristics and Lipid and Cholesterol Metabolism in Growing and Finishing Steers", J.Anim. Sci. 2000 78:1053-1059.
Hooge, D. M., Steward, F. A., and McNaughton, J. L., ”Efficiency of
Dietary Tribasic Copper Chloride(TBCC) versus Copper Sulfate Pentahydrate for Improving Productive Performance of Broiler Chichens”, Paper presented at the International Poultry Scientific Forum, Atlanta, GA, U.S.A., 17 January, 2000.
Hooge, D. M., Steward, F. A., and McNaughton, J. L., ”Bioavailability of Copper from Tribasic Copper Chloride(TBCC) Compared to Copper Sulfate Pentahydrate in Broiler Chicken Diets”,
, Paper presented at the International Poultry Scientific Forum, Atlanta, GA, U.S.A., 17 January, 2000.
Hooge, D. M., Steward, F. A., and McNaughton, J. L., “Improved Stabilities of Vitamins A, D3, E and Riboflavin with Tribasic Copper Chloride(TBCC) Compared to Copper Sulfate Pentahydrate in Crumbled Broiler Starter Feed” , Paper presented at the 89th Annual Meeting of the Poultry Science Association, Palais de Congress, Montreal, Quebec, Canada, 19 August, 2000.
Goihl, J., “Tribasic Copper Chloride may be as effective as Copper Sulfate”, Feedstuffs, March 23, 1998.
Dudley-Cash, W.A., “Poultry scientists meet in Canada, discuss recent research results”, Feedstuffs, September 4, 2000.
O'Keefe, S. F., and Steward, F. A., ”Food Stability – a Mineral’s Chemical Form Dictates How Actively It Promotes Oxidation”, Petfood Industry, May/June, 1999, 46-50.recent research results", Feedstuffs, September 4, 2000.
Dr. Jerry Spears – 1995 Metabolic Study at NC State University: Pigs fed TBCC retained more copper than pigs fed copper sulfate.
Virginia Scientific Research – 1996 Broiler Performance Comparison using various levels of TBCC and Copper Sulfate: Both copper sources improved Gain and Feed:Gain significantly over controls .
PARC Institute – 1997 Evaluation of TBCC Impact on Vitamin Loss During Pelleting: Vitamins A, E and riboflavin measured higher in pelleted/crumbled feed with TBCC added than without
PARC Institute – 1997Evaluation of TBCC and Copper Sulfate: TBCC showed as much improvement in Weight Gain and Feed Efficiency at 188 ppm inclusion rate as did copper sulfate at 250 ppm.
PARC Institute – 1999 Study of Effects of Copper Source on Crop Mycosis and Performance with Coccidia and Candida Albican Challenge:Relative efficacies of TBCC vs. copper sulfate: Body Weight = 125%, Feed Conversion = 128%, Crop Mycosis = 135%, Coccidial lesions = 151%, Bioavailability = 112%.
PARC Institute – 1999 Study of Effect of Copper Source on Vitamin Stability: Pelleted feed, serum and liver Vitamin E levels all improved more with copper from TBCC .
PARC Institute – 1998 in vitro Antimicrobial Screening vs. E. Coli, Salmonella and Camplobacter: TBCC appeared significantly more discouraging to microbial growth than copper sulfate.
Dr. Jerry Spears – 1996 Cattle Feeding Study: TBCC more available in cattle than copper sulfate in the presence of molybdenum.
#作者：顏新春